JP2014147278A - Power supply system and power storage type power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力エネルギーの効率的な使用に関する分野に適用され、商用電力系統と協調して負荷設備に電力を供給するとともに、商用電力を使用しない場合は単独で特定の負荷設備のみに電力を供給する電源システムおよび蓄電型電源装置に関する。 The present invention is applied to the field related to the efficient use of electric power energy, and supplies power to a load facility in cooperation with a commercial power system. When commercial power is not used, power is supplied only to a specific load facility. The present invention relates to a power supply system to be supplied and a power storage type power supply device.
近年、災害時の電力インフラ確保を目的とした蓄電システムの重要性が認識されている。このような蓄電システムを実現する装置としては、UPS(無停電電源装置)がある。UPSは例えば瞬停対策など、災害に対する保険として導入されている。 In recent years, the importance of power storage systems has been recognized for the purpose of securing power infrastructure during disasters. As an apparatus for realizing such a power storage system, there is a UPS (uninterruptible power supply). UPS is introduced as insurance against disasters, for example, measures against instantaneous power outages.
一方、商用電力系統の電力消費カーブのピークを下げ、ボトムの底上げをすることで発送電設備の稼働率を向上させることを目的として、電力会社は電力需要が多い時に高い料金を設定し需要が低い時に安い料金を設定し、あるいは電力基本料金を年間の最大ピーク電力と連動させることで、需要家に対して電力消費カーブの平準化を推奨している。このため、蓄電システムは、個々の需要家の負荷設備で消費される電力の平準化(以下、負荷平準化ともいう。)の用途にも使用されている。 On the other hand, with the aim of improving the operating rate of shipping power facilities by lowering the peak of the power consumption curve of the commercial power system and raising the bottom, the power company sets a high rate when demand for power is high and demand By setting a low price when it is low, or by linking the basic power price with the maximum peak power of the year, it is recommended that consumers level the power consumption curve. For this reason, the power storage system is also used for leveling power consumed by load facilities of individual consumers (hereinafter also referred to as load leveling).
また、蓄電システムを太陽光発電や風力発電等、既存の商用電力網を補う電源を需要家自身が設置することで、災害時の電力インフラ確保やピーク電力の削減、化石燃料の消費削減を目指す試みが行われている。このような試みとして、有限な化石燃料の資源に頼らない自然エネルギーが注目されているが、日射量や風量など制御不可能な自然現象に依存しているため、発電する時間帯が必ずしも需要の高まる時間帯に一致するとは限らない。このため、蓄電システムは過剰に発電する時間帯に充電し、発電が足りなくなる時間帯に放電することで、負荷平準化を図ることができる。 Attempts to secure power infrastructure, reduce peak power, and reduce fossil fuel consumption during disasters by installing power sources that supplement existing commercial power grids such as photovoltaic power generation and wind power generation. Has been done. As such an attempt, natural energy that does not rely on finite fossil fuel resources is attracting attention, but because it depends on uncontrollable natural phenomena such as solar radiation and air volume, the time period for generating electricity is not always in demand. It does not always coincide with the rising time zone. For this reason, it is possible to achieve load leveling by charging the power storage system during a time period when power is excessively generated and discharging during a time period when power generation is insufficient.
以上のような蓄電システムとして、例えば、特許文献1には、太陽光発電システムから出力された直流電力を、無停電電源装置内のコンバータ回路とインバータ回路との間に供給し、当該コンバータ回路が、太陽光発電システムから出力された直流電力を交流電力に逆変換して電力系統電源側に供給する電力回生機能を有し、コンバータ回路とインバータ回路との間に接続された直流電力入出力端子部を介して外部との間で直流電力の授受が可能な無停電電源システムが記載されている。
As the above power storage system, for example, in
また、特許文献2には、太陽電池、蓄電池および自立運転機能つき系統連系インバータで構成され、系統電源が正常な場合は系統連系太陽光発電として運転されるとともに、災害時には太陽電池および蓄電池を電源としてインバータを自立運転モードで運転して特定負荷に電力を供給する太陽光発電システムが記載されている。この太陽光発電システムは、インバータに双方向機能を持たせるとともに、蓄電池の補充電を系統電源が正常な場合にインバータをコンバータモードで運転して系統側の電力で行っている。
負荷平準化の用途に適用される蓄電システムを、例えば既存の工場、ビル、公共施設に設置しようとすると、既存の電気室には蓄電池を設置するスペースが無いため、屋外の駐車場等に設置して、既存の受電設備との間を電力ケーブルで接続することになる。 If an energy storage system that is used for load leveling is installed in an existing factory, building, or public facility, for example, the existing electrical room does not have space for storage batteries, so it is installed in an outdoor parking lot, etc. Thus, the existing power receiving equipment is connected with the power cable.
例えば、特許文献1に記載された無停電電源システムを屋外等に配置して、既存の設備に追加する場合には、受電設備との間には少なくとも二系統の電力ケーブルを敷設し、既存の受電設備の開閉器と特定の負荷設備の間に割りいれるように接続しなければならない。このように、受電設備と蓄電システムの間を太い電力ケーブルを複数敷設する必要があり、コストアップの原因となるだけでなく、ケーブル敷設、接続のための施工作業量が多かった。
For example, when the uninterruptible power supply system described in
また、特許文献2に記載の太陽光発電システムを屋外等に配置して、既存の設備に追加した場合には、停電時に複数の開閉器を操作して、蓄電システムを商用電力系統から切り離し、特定の負荷設備を一般負荷系統から切り離す必要がある。具体的には、停電を検出して、配電系統から蓄電システムを切り離し、続いて、重要負荷を一般負荷系統から切り離し、重要負荷のみに、蓄電システムから電源を供給開始するためには複数の開閉器を制御する必要があり、短時間で停電から復帰させることができなかった。
In addition, when the photovoltaic power generation system described in
本発明の目的は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、受電設備と負荷設備との間に簡単な配線で蓄電設備を接続することができ、商用電力系統から独立して電力供給する自立運転と、商用電力系統に連系して電力供給する連系運転との切替を、短時間で行うことが可能な電源システムおよび蓄電型電源装置を提供することを目的とする。 The object of the present invention has been made in view of the above-described problems, and the power storage equipment can be connected with a simple wiring between the power receiving equipment and the load equipment, and power is supplied independently from the commercial power system. It is an object of the present invention to provide a power supply system and a power storage type power supply device capable of switching between a self-sustained operation and a connected operation in which power is supplied in conjunction with a commercial power system in a short time.
(第1の態様)
本発明の第1の態様に係る電源システムは、商用電力系統に接続された受電設備が受電した商用電力の電圧を検出する電圧検出装置と、受電設備が特定の負荷設備のみと繋がった電線路を、単一の制御信号によって開閉可能に接続する開閉器と、開閉器と特定の負荷設備との接続点に、一系統の電力ケーブルを介して接続された蓄電設備とを備え、蓄電設備は、電圧検出装置の検出電圧に基づいて単一の制御信号により開閉器を開いて商用電力系統から特定の負荷設備と蓄電設備とを切り離して、特定の負荷設備に電力を供給することを特徴とする。
(First aspect)
A power supply system according to a first aspect of the present invention includes a voltage detection device that detects a voltage of commercial power received by a power receiving facility connected to a commercial power system, and a power line that connects the power receiving facility only to a specific load facility. Are connected to each other via a single power cable at a connection point between the switch and a specific load facility. Characterized in that the switch is opened by a single control signal based on the detection voltage of the voltage detection device, the specific load facility and the storage facility are disconnected from the commercial power system, and power is supplied to the specific load facility. To do.
上記第1の態様によれば、受電設備と特定の負荷設備との間に、1系統の電力ケーブルを介して蓄電設備を接続するため、高価な電力ケーブルや開閉器の使用量を低減してコストダウンできるとともにシステムのスリム化により施工時間の短縮が実現できる。また、上記第1の態様によれば、単一の制御信号により開閉器を操作することで、停電および復電発生時において、自立運転と商用電力系統に連系した運転の切替を短時間で行うことができる。 According to the first aspect, since the power storage facility is connected between the power receiving facility and the specific load facility via one power cable, the amount of expensive power cables and switches used can be reduced. The cost can be reduced and the construction time can be shortened by slimming the system. Further, according to the first aspect, by operating the switch with a single control signal, switching between the independent operation and the operation linked to the commercial power system can be performed in a short time in the event of a power failure and power recovery. It can be carried out.
(第2の態様)
本発明の第2の態様によれば、上記第1の態様において、蓄電設備は、蓄電設備に接続された直流電源から直流出力された電力を充電する蓄電池と、蓄電池から直流出力された直流電力を交流電力に変換して、一系統の電力ケーブルを介して接続された特定の負荷設備に供給するインバータと、インバータの動作を制御する制御部と、を有し、制御部は、電圧検出装置の検出電圧に基づいて単一の制御信号により開閉器を開いて商用電力系統から特定の負荷設備と蓄電設備とを切り離し、インバータを自立運転させることを特徴とする。
(Second aspect)
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the power storage facility includes a storage battery that charges power output from a direct current power source connected to the power storage facility, and direct current power output from the storage battery. An inverter that converts the power into AC power and supplies it to a specific load facility connected via a single power cable, and a control unit that controls the operation of the inverter. Based on the detected voltage, the switch is opened by a single control signal to disconnect the specific load equipment and the power storage equipment from the commercial power system, and the inverter is operated independently.
上記第2の態様によれば、停電および復電発生時において、インバータの動作を短時間に切り替えることができる。 According to the second aspect, the operation of the inverter can be switched in a short time when a power failure or power recovery occurs.
(第3の態様)
本発明の第3の態様に係る電源システムは、上記第2の態様において、蓄電設備には、1以上の直流電源装置が直流電線路を介して接続され、インバータは、直流電源装置からの直流電力を交流電力に変換する機能と、商用電力系統からの交流電力を直流電力に変換する機能とを有することを特徴とする。
(Third aspect)
The power supply system according to a third aspect of the present invention is the power supply system according to the second aspect, wherein at least one DC power supply device is connected to the power storage facility via a DC power line, and the inverter is a DC power supply from the DC power supply device. And a function of converting AC power from a commercial power system into DC power.
上記第3の態様によれば、蓄電設備に接続された直流電源装置からの直流電力を交流電力に変換して、一系統の電力ケーブルを介して接続された特定の負荷設備に電力供給をすることができる。また、上記第3の態様によれば、一系統の電力ケーブルを介して供給される商用電力系統からの交流電力を直流電力に変換して蓄電設備に供給することができる。 According to the third aspect, the DC power from the DC power supply device connected to the power storage facility is converted into AC power, and the power is supplied to the specific load facility connected via the single power cable. be able to. Moreover, according to the said 3rd aspect, the alternating current power from the commercial power system supplied via one electric power cable can be converted into direct-current power, and can be supplied to electrical storage equipment.
(第4の態様)
本発明の第4の態様に係る電源システムは、上記第2又は第3の態様において、制御部は、インバータの交流出力を商用電力に対して変動させて、電圧検出装置により検出した検出電圧の電圧値と検出電圧の周波数とのうちの少なくとも一方の値が商用電力に対して所定の範囲以上変動した場合に、開閉器を開いてインバータを自立運転させることを特徴とする。
(Fourth aspect)
The power supply system according to a fourth aspect of the present invention is the power supply system according to the second or third aspect, wherein the control unit varies the AC output of the inverter with respect to the commercial power and detects the detected voltage detected by the voltage detection device. When at least one of the voltage value and the frequency of the detected voltage fluctuates more than a predetermined range with respect to the commercial power, the switch is opened and the inverter is operated independently.
上記第4の態様によれば、インバータの交流出力を能動的に変動させたときに、変動成分が電圧検出装置の検出電圧に影響を与えるか否かに基づいて、一系統の電力ケーブルを介して接続された受電設備に商用電力が供給されているか否かを判断してインバータを自立運転させることができる。 According to the fourth aspect, when the AC output of the inverter is actively fluctuated, the fluctuation component affects the detection voltage of the voltage detection device, based on whether or not the fluctuating component affects the detection voltage. Thus, it is possible to determine whether or not commercial power is supplied to the power receiving equipment connected to the inverter and to operate the inverter independently.
(第5の態様)
本発明の第5の態様に係る電源システムは、上記第2乃至第4の態様において、制御部は、電圧検出装置の検出電圧の電圧値が所定値以下になった場合又は、検出電圧の周波数が商用電源周波数に対して所定の値以上ずれた場合に、開閉器を開いてインバータを自立運転させることを特徴とする。
(5th aspect)
The power supply system according to a fifth aspect of the present invention is the power supply system according to any one of the second to fourth aspects, wherein the control unit is configured to detect the frequency of the detection voltage when the voltage value of the detection voltage of the voltage detection device is a predetermined value or less. Is shifted by a predetermined value or more with respect to the commercial power supply frequency, the inverter is opened and the inverter is operated independently.
上記第5の態様によれば、電圧検出装置により検出した検出電圧の電圧降下又は検出電圧の周波数変動に基づいて、一系統の電力ケーブルを介して接続された受電設備に商用電力が供給されているか否かを判断して、インバータを自立運転させることができる。 According to the fifth aspect, commercial power is supplied to the power receiving equipment connected via a single power cable based on the voltage drop of the detection voltage detected by the voltage detection device or the frequency fluctuation of the detection voltage. It can be determined whether or not the inverter can operate independently.
(第6の態様)
本発明の第6の態様に係る電源システムは、上記第2の態様において、制御部は、開閉器を開いた状態で、電圧検出装置の検出電圧の電圧値が所定値以上になると、又は、検出電圧の周波数と商用電源周波数とのずれが所定値以下になると、開閉器を閉じ、インバータの交流出力を商用電力に対して変動させ、電圧検出装置からの検出電圧が商用電力に対して所定の範囲以上変動しない場合に、インバータの運転を商用電力系統に連系させることを特徴とする。
(Sixth aspect)
The power supply system according to a sixth aspect of the present invention is the power supply system according to the second aspect, wherein the control unit opens the switch and the voltage value of the detection voltage of the voltage detection device becomes a predetermined value or more, or When the deviation between the frequency of the detected voltage and the commercial power supply frequency falls below a predetermined value, the switch is closed, the AC output of the inverter is varied with respect to the commercial power, and the detected voltage from the voltage detector is predetermined with respect to the commercial power. The inverter operation is linked to the commercial power system when it does not fluctuate more than the above range.
上記第6の態様によれば、一系統の電力ケーブルを介して接続された受電設備に商用電力が供給されているか否かを判断して、単一の制御信号により開閉器を開閉操作することで、インバータの動作を、自立運転から商用電力系統と連系した運転に短時間で移行させることができる。 According to the sixth aspect, it is determined whether commercial power is supplied to a power receiving facility connected via a single power cable, and the switch is opened / closed by a single control signal. Thus, the operation of the inverter can be shifted from the independent operation to the operation linked to the commercial power system in a short time.
(他の態様)
また、以上のような本発明は、上記電源システムの態様に限らず、他の態様、すなわち電源システムに組み込まれる電源装置によって実現することも可能である。
(Other aspects)
Further, the present invention as described above is not limited to the above-described power supply system, but can be realized by another aspect, that is, a power supply device incorporated in the power supply system.
(第7の態様)
本発明の第7の態様に係る蓄電型電源装置は、直流電源から直流出力された直流電力を充電する蓄電池と、商用電力系統に接続された受電設備が受電した商用電力が供給される特定の負荷設備に、蓄電池から直流出力された直流電力を交流電力に変換して供給するインバータと、インバータの動作を制御する制御部と、を備え、受電設備が特定の負荷設備のみと繋がった電線路上には、単一の制御信号により電線路を開閉可能に接続する開閉器が設けられており、インバータは、一系統の電力ケーブルを介して特定の負荷設備と接続され、制御部は、電圧検出装置の検出電圧に基づいて単一の制御信号により開閉器を開いて商用電力系統から特定の負荷設備と蓄電設備とを切り離し、インバータを自立運転させることを特徴とする。
(Seventh aspect)
A power storage device according to a seventh aspect of the present invention is a storage battery that charges DC power output from a DC power source and a specific power supplied by commercial power received by a power receiving facility connected to a commercial power system. On an electric wire line that includes an inverter that converts DC power output from a storage battery into DC power and supplies the load equipment with AC power, and a control unit that controls the operation of the inverter, and the power receiving equipment is connected to only a specific load equipment. Is equipped with a switch that can open and close the electrical line with a single control signal, the inverter is connected to a specific load facility via a single power cable, and the control unit detects voltage The switch is opened by a single control signal based on the detected voltage of the device, the specific load equipment and the power storage equipment are disconnected from the commercial power system, and the inverter is operated independently.
上記第7の態様によれば、単一の制御信号により開閉器を操作することで、停電および復電発生時において、自立運転と商用電力系統に連系した運転の切替を短時間で行うことができる。 According to the seventh aspect, by operating the switch with a single control signal, switching between self-sustained operation and operation linked to the commercial power system can be performed in a short time in the event of a power failure and power recovery. Can do.
上記第8の態様に係る蓄電型電源装置は、上記第7の態様において、蓄電池とインバータと制御部とは、同一の筐体に格納されていることを特徴とする。 The power storage device according to the eighth aspect is characterized in that, in the seventh aspect, the storage battery, the inverter, and the control unit are stored in the same casing.
上記第8の態様によれば、蓄電池とインバータと制御部とを運搬可能な同一の筐体に格納して移動し、需要家にて系統連系モード、自立運転モードの設定をすることで、簡単にシステムの稼働が可能で、防災用の電源としても期待できる。 According to the eighth aspect, the storage battery, the inverter, and the control unit are stored and moved in the same casing that can be transported, and the grid connection mode and the independent operation mode are set by the consumer. The system can be operated easily and can be expected as a power source for disaster prevention.
本発明によれば、受電設備と負荷設備との間に簡単な配線で蓄電設備を接続することができ、商用電力系統から独立して電力供給する自立運転と、商用電力系統に連系して電力供給する連系運転との切替を、短時間で行うことができる。 According to the present invention, the power storage facility can be connected with a simple wiring between the power receiving facility and the load facility, and the self-sustained operation for supplying power independently from the commercial power system and the commercial power system are connected. Switching to the grid operation for supplying power can be performed in a short time.
本発明を実施するための形態(以下、本実施形態という。)について具体例を示して説明する。本実施形態は、電力エネルギーの効率的な使用に関する分野に適用され、商用電力系統と協調して負荷設備に電力を供給するとともに、商用電力を使用しない場合は商用電力系統から独立して特定の負荷設備のみに電力を供給する電源システムに関する。 A mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as the present embodiment) will be described with a specific example. The present embodiment is applied to a field related to efficient use of electric power energy, and supplies power to a load facility in cooperation with a commercial power system. When commercial power is not used, the embodiment is specified independently from the commercial power system. The present invention relates to a power supply system that supplies power only to load equipment.
(1)全体構成
本実施形態の電源システム1は、図1に示すような家庭用又は工業用の商用電力系統2から受電設備3が受電した商用電力を複数の負荷設備4、5に供給する既存の設備に組み込まれ、電力消費の平準化や瞬停対策をなどの目的で、例えば太陽光発電設備6などで発電された電力を、特定の負荷設備4に供給する。
(1) Overall Configuration The
受電設備3は、上述したように商用電力系統2から受電した商用電力を、負荷設備4、5に適した電圧に降圧する変圧器3aを有しており、変圧器3aにより降圧した商用電力を負荷設備4、5に供給する。
The
負荷設備4、5は、例えば、同一の需要家の建物、家屋、又は敷地内に設けられ、同一の受電設備3から商用電力が供給される設備である。また、特定の負荷設備4は、負荷設備5に比べて、停電事故が商用電力系統2に発生しても電力供給の必要性が高い負荷設備、すなわち重要な負荷設備である。
The
太陽光発電設備6は、太陽光パネルを用いて太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する発電設備である。太陽光発電設備6により発電された電力は、一旦、後述する蓄電設備110に蓄電され、蓄電設備110を介して特定の負荷設備4に供給される。
The solar power generation facility 6 is a power generation facility that converts solar energy into electrical energy using a solar panel. The electric power generated by the solar power generation facility 6 is temporarily stored in the
以上のような既存の設備に組み込まれる電源システム1は、図1に示すように、電圧センサ101と開閉器102と蓄電設備110とを備える。
As shown in FIG. 1, the
(電圧センサ)
電圧センサ101は、本発明に係る電圧検出装置の一態様であって、受電設備3から負荷設備4、5側に供給する商用電力の電圧値を検出して、検出電圧値を蓄電設備110に通知する。通知手段としては、例えばインターネットプロトコルを用いた無線通信や光ファイバ、メタルケーブルによる有線通信が可能である。例えば、電圧センサ101から蓄電設備110に検出電圧値を通知するため、光ファイバやメタルケーブルなどを新たに敷設することが困難な場合には、無線通信によって電圧センサ101から蓄電設備110に検出電圧値を通知することが特に好ましい。なお、電圧センサ101は、受電設備3の外部に設けられているが、これに限らず、受電設備3に内蔵されているデマンドメータに、蓄電設備110と通信可能な通信機能を設けたものを電圧検出装置として用いてもよい。
(Voltage sensor)
The
(開閉器)
開閉器102は、例えば、既設の受電設備3内の電力系統のうち、特定の負荷設備4に向かう配線を一旦はずして開閉器102を割り入れることによって、受電設備3が特定の負荷設備4のみと繋がった電線路上に容易に接続することができる。また、開閉器102は、その開閉状態が蓄電設備110により制御される。開閉器102が開状態のときには受電設備3と特定の負荷設備4とが電気的に接続され、開閉器102が閉状態のときには受電設備3と特定の負荷設備4とが電気的に切り離される。
(Switch)
For example, the
なお、信頼性向上のため、受電設備3が特定の負荷設備4のみと繋がった電線路上に開閉器を2台以上設置し、これを単一の制御信号で同時に制御するようにしてもよい。このようにして2台の開閉器を用いても、後述するように、自立運転移行のためのシーケンスを1台の開閉器の制御と同じ時間で実施することができる。すなわち、単一の制御信号で同時に開閉制御可能な複数台の開閉器は、機能的には1台の開閉器としてみなすことが可能である。
In addition, in order to improve reliability, two or more switches may be installed on the electric line where the
(蓄電設備)
蓄電設備110は、蓄電設備110の電源出力端子110bと接続された一系統の電力ケーブル103、例えば三相三線式交流のケーブルを、開閉器102と特定の負荷設備4との接続点P1に接続することで、蓄電設備110が蓄電した電力を特定の負荷設備4に供給する。また、蓄電設備110は、直流電源入力端子110cに接続された直流電線路を介して太陽光発電設備6と接続される。このような接続関係を有する蓄電設備110は、例えば図1に示すように、2つのDC/DCコンバータ111、112と、直流バス113と、蓄電池114と、双方向インバータ115と、制御部116とを、コンテナなどの同一筐体110aに収容したものである。
(Power storage equipment)
The
PV用DC/DCコンバータ111は、直流電源入力端子110cと直流バス113とに接続され、太陽光発電設備6から直流電源入力端子110bに供給された直流電力を直流バス113のバス電圧に合うように調整して、直流バス114を介して蓄電池111に供給する。
The DC DC / DC converter 111 for PV is connected to the DC
蓄電池用DC/DCコンバータ112は、蓄電池114を放電して特定の負荷設備4側に電力を送り出す放電モードと、直流バス113から供給された電力を蓄電池114に充電する充電モードを有する。放電モードの場合、蓄電池用DC/DCコンバータ112は、蓄電池114の状態に応じて変動する蓄電池114の出力電圧を、直流バス113のバス電圧に合うように調整する。充電モードの場合、蓄電池用DC/DCコンバータ112は、直流バス113から供給された直流電力を、蓄電池114の充電状態に応じた電圧に変換して、蓄電池114に供給する。
The storage battery DC /
蓄電池114は、充電時において、直流バス113を介して、受電設備3及び太陽光発電設備6のうち少なくとも1つの設備から充電する。また、蓄電池114は、無限の内部抵抗を持つ電圧源と見なすことができ、放電時の出力電圧が、充電状態SOC(State of Charge)、温度、劣化状態SOH(State of Health)に応じて変動する。
The
双方向インバータ115は、蓄電池114からの直流電力を交流電力に変換する機能と、商用電力系統2からの交流電力を直流電力に変換する機能とを有する。すなわち、第1の機能として、双方向インバータ115は、蓄電池114から直流出力された直流電力を交流電力に変換して、一系統の電力ケーブル103を介して接続された特定の負荷設備4に供給する。第2の機能として、双方向インバータ115は、商用電力系統2から交流出力された交流電力を直流電力に変換して、直流バス113及び蓄電池用DC/DCコンバータ112を介して蓄電池114に供給する。具体的に、双方向インバータ115は、商用電力系統2の電圧および周波数に追従する系統連系モードと、双方向インバータ115自体で電圧および周波数の基準を設けて運転する自立運転モードの二通りの動作モードで動作する。
The
制御部116は、電圧センサ101から通知される検出電圧値に基づいて動作状態を選択して、PV用DC/DCコンバータ111と蓄電池用DC/DCコンバータ112と双方向インバータ115とを制御する。
The
すなわち、商用電力系統2からの供給電力量を低減する「ピークカット動作」を行う場合には、制御部116は、双方向インバータ115を系統連系モードで動作させる。また、制御部116は、電力料金の安い時間帯に商用電力系統2から蓄電池114に充電モードで充電する。さらに、制御部116は、電力需要に応じて、蓄電池用DC/DCコンバータ111及びPV用DC/DCコンバータ111の少なくとも一方を放電モードで動作させ、蓄電池114及び太陽光発電設備6を放電して特定の負荷設備4に電力を供給する。
That is, when performing the “peak cut operation” for reducing the amount of power supplied from the
また、蓄電設備110のみが特定の負荷設備4に電力を供給する「自立運転」を行う場合には、制御部116は、開閉器102を開状態にして双方向インバータ115を自立運転モードで動作させる。さらに、制御部116は、特定の負荷設備4の需要電力に応じて、蓄電池用DC/DCコンバータ111及びPV用DC/DCコンバータ111を放電モードで動作させ、蓄電池114及び太陽光発電設備6を放電して特定の負荷設備4に電力を供給する。
Further, when performing “self-sustaining operation” in which only the
さらに、制御部116は、後述する図2に示すようなフローチャートに従って、電圧センサ101から通知される検出電圧値に基づいて、受電設備3と特定の負荷設備4との間を電気的に接続する開閉器102の開閉制御を行う。
Further, the
(2) 電圧システムによるモード切換処理
以上のような構成からなる電源システム1では、図2に示すようなフローチャートに従って蓄電設備110の動作を切り換える処理を行う。本処理工程の前提として、開閉器102が閉じられており、受電設備3から特定の負荷設備4には商用電力が供給されているものとする。
(2) Mode switching process by voltage system In the
ステップS101において、制御部116は、系統連系モードで蓄電設備110の運用を開始する。具体的に、制御部101は、商用電力系統2の電圧および周波数に追従する交流電力を出力するように双方向インバータ115を制御して、ステップS102及びステップS103に進む。
In step S101, the
ステップS102において、制御部116は、電圧センサ101により検出された検出電圧の電圧値が所定値以下となったか否かと、当該検出電圧の周波数が商用電源周波数に対して所定の値以上ずれたか否かとを判断する。ここで、検出電圧の電圧値が所定値以下となった場合、又は、検出電圧の周波数が商用電源周波数に対して所定の値以上ずれた場合には、例えば停電事故などによって商用電力系統2から電力が供給されなくなり、検出電圧が商用電圧の範囲外であると判断することができる。本処理工程では、検出電圧が商用電圧の範囲外である場合には(S102:Yes)ステップS104に進み、検出電圧が商用電圧の範囲外ではない場合には(S102:No)ステップS102を繰り返す。
In step S102, the
ステップS103において、制御部116は、双方向インバータ115の交流出力を商用電力に対して変動させ、電圧センサ101により検出した検出電圧の電圧値及び検出電圧の周波数のうち少なくとも一方の値が商用電力に対して所定の範囲以上変動したか否かを判断する。具体的には、制御部116は、商用電源電圧および商用電源周波数に対して、双方向インバータ115の電源電圧および電源周波数を変動させる。このようにして双方向インバータ115の交流出力を変動させても、商用電力系統2から電力が供給されている時には、電圧センサ101の検出電圧波形は、双方向インバータ115による変動の影響を受けることなく、商用電源電圧および商用電源周波数で規定される波形となる。これに対して、停電事故などによって商用電力系統2から電力が供給されない時、電圧センサ101の検出電圧は、双方向インバータ115による変動の影響を受けて、商用電源電圧から所定の範囲以上変動し、商用電源周波数も所定の範囲以上変動することとなる。すなわち、電圧センサ101からの検出電圧が商用電力に対して所定の範囲以上変動した場合には、商用電力系統2から電力が供給されないと判断することができる。本処理工程では、電圧センサ101からの検出電圧が商用電力に対して所定の範囲以上変動した場合(S103:Yes)にはステップS104に進み、電圧センサ101からの検出電圧が商用電力に対して所定の範囲以上変動していない場合(S103:No)にはステップS103を繰り返す。
In step S103, the
ステップS104において、制御部116は、商用電力系統2から電力が供給されないと判断して、開閉器102を開いて特定の負荷設備4を商用電力系統2から切り離すとともに、双方向インバータ115を双方向インバータ115自体で電圧および周波数の基準を設けて運転する自立運転モードに切り換えてステップS105に進む。
In step S104, the
このように開閉器102を開くことで、蓄電設備110からの交流出力が特定の負荷設備4以外の一般負荷設備5に供給されないので、特定の負荷設備4に電力を安定的に供給することができる。また、単一の制御信号により開閉器を開閉操作することで、複数台の開閉器を設けて開閉器ごとに異なる制御信号により開閉操作する場合に比べてより短時間で、特定の負荷設備4を商用電力系統から切り離すことができる。
By opening the
ステップS105において、制御部116は、電圧センサ101により検出された検出電圧が所定値以上となったか否かと、検出電圧の周波数と商用電源周波数とのずれが所定値以下になったか否かと、を判断する。電圧センサ101により検出された検出電圧が所定値以上となった場合、又は、検出電圧の周波数と商用電源周波数とのずれが所定値以下になった場合には検出電圧が商用電圧の範囲内であると判断し(S105:Yes)、商用電力系統2が停電から復電した可能性があるものとしてステップS106に進み、検出電圧が商用電圧の範囲内ではないと判断した場合(S105:No)にはステップS105を繰り返す。
In step S105, the
ステップS106において、制御部116は、双方向インバータ115をゲートブロックすなわち変圧動作を停止して、開閉器102を閉じることで蓄電設備110と受電設備3とを電気的に接続してステップS107に進む。
In step S106, the
ステップS107において、制御部116は、上述したステップS103と同様に、双方向インバータ115の交流出力を商用電力に対して変動させ、電圧センサ101からの検出電圧が商用電力に対して所定の範囲以上変動したか否かを判断する。ここで、電圧センサ101からの検出電圧が商用電力に対して所定の範囲以上変動した場合には、商用電力系統2が復電していないため、商用電力系統2に接続された他の発電設備など影響により上記ステップS106で検出電圧が所定値以上になったものと判断することができる。これに対して、電圧センサ101からの検出電圧が商用電力に対して所定の範囲以上変動しない場合には、商用電源系統2が復電したものと判断することができる。
In step S107, the
本処理工程では、電圧センサ101からの検出電圧が商用電力に対して所定の範囲以上変動した場合(S107:Yes)にはステップS105に戻り、電圧センサ101からの検出電圧が商用電力に対して所定の範囲以上変動していない場合(S107:No)にはステップS108に進む。
In this processing step, when the detected voltage from the
ステップS108において、制御部116は、系統連系モードで蓄電設備110の運用を再開する。具体的に、制御部101は、双方向インバータ115自体で電圧および周波数の基準を設けて運転する自立運転モードから、商用電力系統の電圧および周波数に追従する交流電力を出力する系統連系モードに移行するように、双方向インバータ115を制御して本処理工程を終了する。
In step S108,
以上のような図2に示すフローチャートに従った処理を制御部116が行うことにより、1台の開閉器102のみを開閉操作することで、商用電力系統2が停電した後から復電するまでの間、商用電力系統2や他の負荷設備5から特定の負荷設備4を短時間で切り離すことによって、特定の負荷設備4に供給される電源電圧が低下してしまう時間を短縮することができる。
By performing the process according to the flowchart shown in FIG. 2 as described above, the
また、蓄電設備110は、ステップS102により、電圧センサ101により検出した検出電圧の電圧降下に基づいて、一系統の電力ケーブル103を介して接続された受電設備3に商用電力が供給されているか否かを判断して、双方向インバータ115を自立運転させることができる。
In addition, in step S102, the
また、蓄電設備110は、ステップS103により、双方向インバータ115の交流出力を能動的に変動させたときに、変動成分が電圧センサ101の検出電圧に影響を与えるか否かに基づいて、一系統の電力ケーブル103を介して接続された受電設備3に商用電力が供給されているか否かを判断して双方向インバータ115を自立運転させることができる。なお、本例では、双方向インバータの交流出力の周波数を能動的に変動させて停電を検出したが、それ以外の方法、例えば、無効電力や高調波を加える方法を用いてもよい。
In addition, the
さらに、蓄電設備110は、ステップS105乃至ステップS107を行うことで、一系統の電力ケーブル103を介して接続された受電設備3に商用電力が供給されているか否かを判断して、単一の制御信号により開閉器102を開閉操作することで、双方向インバータの動作を、自立運転から商用電力系統に連系した運転に短時間で移行させることができる。
Furthermore, the
(3) 変形例
上述した電源システム1では、PV用DC/DCコンバータ111を蓄電設備110の筺体110aに収容しているが、このような構成に限らず、図3に示す蓄電設備200を用いることが可能である。すなわち、蓄電設備200は、上述した蓄電設備110と同様に、蓄電池114と双方向インバータ115と制御部116とを、コンテナなどの同一筐体210aに収容したものである。また、蓄電設備200は、直流バス213を当該筐体210aの直流電源入力端子210cから外部に引き出して直流電線路とし、PV用DC/DCコンバータ61を蓄電設備200の外部に設置する。さらに、蓄電設備200は、当該筐体210aから引き出した直流バス213に、風力発電設備7からの出力電圧をバス電圧に合うように調整する風力発電用DC/DCコンバータ71を接続する。このようにして、蓄電設備110は、直流バス213を介して、太陽光発電設備6や風力発電設備7などの、蓄電設備110の外に設けられた複数の直流電源設備と接続することが可能である。
(3) Modification In the
また、蓄電設備210では、制御部115により、インターネットプロトコルを用いた無線通信や光ファイバ、メタルケーブルによる有線通信などによって、蓄電設備200外部のPV用DC/DCコンバータ61および風力発電用DC/DCコンバータ71と通信することで、これらDC/DCコンバータの動作を制御する。特に、太陽光発電設備6や風力発電設備7などの直流電源設備に対して蓄電設備210が離れて設置されている場合、または、これら設備間でDC/DCコンバータ制御用に有線通信用の光ファイバやメタルケーブルを新たに敷設することが困難な場合には、無線通信によってPV用DC/DCコンバータ61および風力発電用DC/DCコンバータ71と通信することが好ましい。
Further, in the
このようにして他の変形例に係る蓄電設備210では、直流バス213を筐体210a外部に引き出すことで、複数の発電設備とDC/DCコンバータを介して接続することができる。したがって、蓄電設備200では、直流バス213に接続された複数の発電設備により発電された直流出力を、コンバータ115により交流出力に変換して、電源出力端子220bと接続された一系統の電力ケーブル103を介して、特定の負荷設備4に電力供給をすることができる。
In this manner, in the
(4)効果
以上のように、本実施形態に係る電源システム1では、蓄電設備110、210を、1系統の電力ケーブル103を介して受電設備3と接続するため、高価な電力ケーブルや開閉器の使用量を低減してコストダウンできるとともにシステムのスリム化により施工時間の短縮が実現できる。また、電源システム1では、単一の制御信号により開閉器102を操作することで、停電および復電発生時において、系統連系モードと自立運転モードとの切替を短時間で行うことができる。
(4) Effects As described above, in the
さらに、本実施形態に係る電源システム1では、蓄電池と双方向インバータと制御部とを運搬可能な同一の筐体に格納して移動し、需要家にて系統連系モード、自立運転モードの設定をすることで、簡単にシステムの稼働が可能で、防災用の電源としても期待できる。
Furthermore, in the
1 電源システム
2 商用電源系統
3、4 負荷設備
101 電圧センサ
102 開閉器
103 電力ケーブル
110、210 蓄電設備
110a、210a 筐体
114 蓄電池
115 双方向インバータ
116 制御部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記受電設備が特定の負荷設備のみと繋がった電線路を、単一の制御信号によって開閉可能に接続する開閉器と、
前記開閉器と前記特定の負荷設備との接続点に、一系統の電力ケーブルを介して接続された蓄電設備とを備え、
前記蓄電設備は、前記電圧検出装置の検出電圧に基づいて前記単一の制御信号により前記開閉器を開いて商用電力系統から前記特定の負荷設備と当該蓄電設備とを切り離して、当該特定の負荷設備に電力を供給することを特徴とする電源システム。 A voltage detection device for detecting the voltage of commercial power received by a power receiving facility connected to the commercial power system;
A switch that connects the power receiving facility to a specific load facility only in a switchable manner by a single control signal; and
A storage point connected to the connection point between the switch and the specific load facility via a single power cable,
The power storage facility opens the switch by the single control signal based on the detection voltage of the voltage detection device, disconnects the specific load facility and the power storage facility from a commercial power system, and the specific load A power supply system that supplies power to equipment.
当該蓄電設備に接続された直流電源から直流出力された電力を充電する蓄電池と、
前記蓄電池から直流出力された直流電力を交流電力に変換して、前記一系統の電力ケーブルを介して接続された前記特定の負荷設備に供給するインバータと、
前記インバータの動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記電圧検出装置の検出電圧に基づいて前記単一の制御信号により前記開閉器を開いて商用電力系統から前記特定の負荷設備と当該蓄電設備とを切り離し、前記インバータを自立運転させることを特徴とする請求項1記載の電源システム。 The power storage facility is:
A storage battery for charging DC output power from a DC power source connected to the storage facility;
An inverter that converts DC power output from the storage battery into AC power and supplies the specific load equipment connected via the one-system power cable;
A control unit for controlling the operation of the inverter,
The control unit opens the switch by the single control signal based on the detection voltage of the voltage detection device, disconnects the specific load facility and the power storage facility from a commercial power system, and operates the inverter independently. The power supply system according to claim 1, wherein:
前記インバータは、前記直流電源装置からの直流電力を交流電力に変換する機能と、前記商用電力系統からの交流電力を直流電力に変換する機能とを有することを特徴とする請求項2記載の電源システム。 One or more DC power supply devices are connected to the power storage facility via a DC power line,
The power supply according to claim 2, wherein the inverter has a function of converting DC power from the DC power supply apparatus into AC power and a function of converting AC power from the commercial power system into DC power. system.
前記インバータの交流出力を商用電力に対して変動させて、前記電圧検出装置により検出した検出電圧の電圧値と当該検出電圧の周波数とのうちの少なくとも一方の値が商用電力に対して所定の範囲以上変動した場合に、前記開閉器を開いて当該インバータを自立運転させることを特徴とする請求項2または3記載の電源システム。 The controller is
The AC output of the inverter is varied with respect to commercial power, and at least one of the voltage value of the detected voltage detected by the voltage detection device and the frequency of the detected voltage is within a predetermined range with respect to the commercial power. 4. The power supply system according to claim 2, wherein when the above fluctuation occurs, the switch is opened and the inverter is operated independently. 5.
前記電圧検出装置の検出電圧の電圧値が所定値以下になった場合、又は、当該検出電圧の周波数が商用電源周波数に対して所定の値以上ずれた場合に、前記開閉器を開いて前記インバータを自立運転させることを特徴とする請求項2乃至4のうちいずれか1項記載の電源システム。 The controller is
When the voltage value of the detection voltage of the voltage detection device is equal to or lower than a predetermined value, or when the frequency of the detection voltage is shifted by a predetermined value or more with respect to a commercial power supply frequency, the switch is opened to open the inverter The power supply system according to any one of claims 2 to 4, wherein the power supply system is operated independently.
前記開閉器を開いた状態で、前記電圧検出装置の検出電圧の電圧値が所定値以上になると、又は、当該検出電圧の周波数と商用電源周波数とのずれが所定値以下になると、当該開閉器を閉じ、
前記インバータの交流出力を商用電力に対して変動させ、前記電圧検出装置からの検出電圧が商用電力に対して所定の範囲以上変動しない場合に、当該インバータの運転を商用電力系統に連系させることを特徴とする請求項2記載の電源システム。 The controller is
When the voltage value of the detection voltage of the voltage detection device becomes a predetermined value or more with the switch open, or when the difference between the frequency of the detection voltage and the commercial power supply frequency becomes a predetermined value or less, the switch Close
The AC output of the inverter is changed with respect to commercial power, and the operation of the inverter is linked to the commercial power system when the detected voltage from the voltage detection device does not change over a predetermined range with respect to the commercial power. The power supply system according to claim 2.
商用電力系統に接続された受電設備が受電した商用電力が供給される特定の負荷設備に、前記蓄電池から直流出力された直流電力を交流電力に変換して供給するインバータと、
前記インバータの動作を制御する制御部と、を備え、
前記受電設備が前記特定の負荷設備のみと繋がった電線路上には、単一の制御信号により当該電線路を開閉可能に接続する開閉器が設けられており、
前記インバータは、一系統の電力ケーブルを介して前記特定の負荷設備と接続され、
前記制御部は、前記電圧検出装置の検出電圧に基づいて前記単一の制御信号により前記開閉器を開いて商用電力系統から前記特定の負荷設備と当該蓄電設備とを切り離し、前記インバータを自立運転させることを特徴とする蓄電型電源装置。 A storage battery for charging DC power output from a DC power supply;
An inverter for supplying DC power output from the storage battery to AC power to a specific load facility to which commercial power received by a power receiving facility connected to a commercial power system is supplied; and
A control unit for controlling the operation of the inverter,
On the electric wire connected to only the specific load equipment, the power receiving facility is provided with a switch that connects the electric wire so as to be opened and closed by a single control signal.
The inverter is connected to the specific load facility via a single power cable,
The control unit opens the switch by the single control signal based on the detection voltage of the voltage detection device, disconnects the specific load facility and the power storage facility from a commercial power system, and operates the inverter independently. An electricity storage type power supply device characterized by the above.
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